Internet. Internet. Compito di un Protocollo di Comunicazione. Principi di base di Internet. I livelli del protocollo TCP/IP

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1 Iteret Iteret Iteret è ua WAN di scala plaetaria, evoluta dalla rete militare americaa ARPANET. Si tratta di ua rete di reti, ossia di u sistema di comuicazioe tra reti e sistemi eterogeei, oltre che geograficamete distribuiti. rete1 Iteret è ua rete pubblica a commutazioe di pacchetto rete2 rete3 Pricipi di base di Iteret Ciò che permette a milioi di computer di comuicare i Iteret al di là delle differeze di hardware, software, collegameto fisico e dislocazioe è che tutti adottao lo stesso protocollo di comuicazioe: il protocollo TCP/IP Il protocollo è idipedete dal modo i cui la rete è fisicamete orgaizzata il protocollo è di domiio pubblico Ua macchia è i Iteret se utilizza il protocollo TCP/IP, divetato ufficiale il 1 geaio 1983, ha u suo idirizzo IP, ed ha la capacità di spedire pacchetti IP a tutte le altre macchie su Iteret Compito di u Protocollo di Comuicazioe U protocollo di comuicazioe defiisce le regole che u computer deve cooscere per iviare iformazioi attraverso u mezzo fisico di trasmissioe verso u altro computer. U protocollo defiisce e forisce le segueti fuzioi: idirizzameto (addressig) istradameto (routig) gestioe di errori di trasmissioe (error detectio, error recovery, sequece cotrol) gestioe della velocità di comuicazioe (flow cotrol) I livelli del protocollo TCP/IP TCP/IP è u protocollo a livelli livello delle applicazioi: servizi di rete per l utete (web, posta elettroica, ftp...) livello di trasporto (TCP): orgaizzazioe dei dati per la trasmissioe e cotrollo della trasmissioe livello di rete (IP): idirizzameto ed istradameto dei dati (pacchetti) livello fisico: uso dei cavi (o altro mezzo di trasmissioe) ed ivio di segali fisici Comuicazioe multilivello: esempio Applicatio Trasport Il computer A produce u messaggio () che deve essere iviato al computer B Applicatio Trasport Il messaggio viee prodotto da u programma applicativo el livello più alto della gerarchia (Applicatio) 1

2 Comuicazioe multilivello: esempio Comuicazioe multilivello: esempio Applicatio Applicatio Applicatio Applicatio Trasport sg Trasport Trasport sg Trasport Il livello Applicatio passa il messaggio al livello Trasport dove viee suddiviso i parti più piccole (detti segmeti) e viee iserita u itestazioe ad ogi segmeto (header) che permette di idetificarlo Dal livello Trasport i segmeti vegoo passati al livello. I dati al livello si chiamao pacchetti. Qui vegoo aggiute altre iformazioi (altre itestazioi) ad ogi pacchetto relative al suo istrademeto i rete Comuicazioe multilivello: esempio Comuicazioe multilivello: esempio Applicatio Applicatio Applicatio Applicatio Trasport sg Trasport Trasport sg Trasport Fialmete si raggiuge il livello più basso () dove avviee il trasferimeto fisico dei pacchetti verso il odo destiatario B Sul odo B i pacchetti arrivao al livello più basso e risalgoo via via tutti i livelli, co le itestazioi che vegoo elimiate di volta i voltav Il messaggio origiale viee così ricostruito (al livello trasport) e ricevuto dal destiatario Iteret Protocol (IP) L IP ha il compito di gestire l ivio dei dati raccolti i pacchetti. I pacchetti IP soo detti datagrammi (i aalogia co i telegrammi). Ciascu datagramma ha la capacità massima di 64Kbyte circa (ma i geere soo di 1500byte). U datagramma cotiee u'itestazioe (header) co varie iformazioi e i dati I datagrammi L'header di u datagramma: cotiee, tra le altre le segueti iformazioi: idetificativo uivoco del datagramma source address destiatio address time to live: per quato tempo (cotato come passaggi da itermedi) e' cosiderato valido 2

3 Header aggiuto dal livello IP foriti dal livello superiore Idirizzi IP Ioltre IP deve provvedere all istradameto dei messaggi: per far questo utilizza idirizzi umerici formati da 4 byte (32 bit): Si rappresetao co quattro umeri di massimo tre cifre (i realtà al più 256) separati da puti Gli idirizzi IP devoo essere uivoci per questo motivo è stata istituita ua orgaizzazioe, Iteret Corporatio for Assiged Name ad Numbers, preposta ad assegare idirizzi IP garatedoe l uivocità (ICANN) Idirizzi IP U idirizzo IP ha la seguete struttura: i geerale la parte siistra dell idirizzo idica la rete (NETID) la parte destra idica il sigolo host di quella rete (HOSTID) Quali gruppi di cifre formio la parte rete e quali la parte host dipede dalla classe della rete (le classi pricipali soo tre: A, B, C): elle reti di classe A solo il primo byte idica la rete, gli altri tre idicao gli host: questi possoo essere elle reti di classe C i primi tre byte idicao la rete, e solo l ultimo gli host che soo al più 256. IP: Routig IP forisce u servizio di trasferimeto di datagrammi dal mittete al destiatario Il servizio e coectioless: o c'è accordo prevetivo tra i odi mittete e destiatario e ogi datagramma è gestito idipedetemete da tutti gli altri Il servizio è iaffidabile: i datagrammi possoo arrivare fuori sequeza oppure possoo veire persi Il trasferimeto dei pacchetti è compito dei No c'e' u percorso predefiito ella rete dei No c'e' u meccaismo globale per determiare il percorso di u datagramma U coosce solo il passo successivo del percorso che compirà u datagramma e o e coosce la "storia" Come viaggiao i dati U X aalizza il NETID del datagramma: se la rete è quella di cui fa parte X, i dati soo iviati direttamete all host idicato ell idirizzo (HOSTID); altrimeti soo iviati ad uo dei a cui X è collegato (possoo essere più di uo) Routig Nei viee mateuta ua tabella di routig (istradameto) per trovare il prossimo a cui iviare il datagramma. La tabella (diamica) specifica per ogi NETID uo o più a cui iviare il datagramma, specificado ache u ordie di scelta quado i soo più di uo Per impedire che u datagramma giri a vuoto tra i, si utilizza l'attributo time to live del datagramma il cui valore viee dimiuito di u'uità ad ogi passaggio di. Quado tale valore diveta 0, il distrugge il datagramma ivece di trasmetterlo 3

4 La luga strada verso la meta Dip. Iformatica Esempio: che strada deve fare u messaggio di posta elettroica madato dal mio PC del Dipartimeto di Iformatica ad u mio collega del Dipartimeto di Matematica ed Iformatica dell Uiversità di Cataia il mio PC LAN RC LAN backboe VERSO MILANO Rete dip. uito Iformatica Cisco.di.uito.it Dip. Ecoomia LAN Dip. Matem. CDN ProtocolloTCP Il compito fodametale del TCP è quello di cotrollare che la comuicazioe vada a buo fie, attraverso u meccaismo di messaggi di coferma della ricezioe avveuta e di segalazioe di errori, ode la trasmissioe vega ripetuta. Il protocollo TCP riguarda solo gli hosts (le macchie uteti) o gli elemeti itermedi della rete TCP rimedia l iaffidabilità del livello rete i modo cotrollabile dagli uteti (la rete o lo è) E ecessario per scrivere applicazioi che siao idipedeti dalla tecologia delle reti Il protocollo TCP garatisce: comuicazioe affidabile: trasmissioe completa, seza errori e ordiata dei dati (chiamati segmeti) realizza ua coessioe virtuale: due odi A e B si "coettoo" per scambiarsi dati per mezzo di u caale mateuto attivo per tutta la durata della comuicazioe 4

5 Coessioe TCP tra due odi A, B Il processo che esegue TCP su A mada a B ua richiesta di coessioe Se B accetta mada a A u messaggio di accettazioe A questo puto A e B possoo scambiarsi i dati A o B chiudoo la comuicazioe otificado l'altro odo co u messaggio di discoessioe Realizzazioe della coessioe TCP mediate IP TCP si occupa di far comuicare processi (o computer) Gli idirizzi usati da TCP soo coppie (IP,Porta) la porta idetifica a quale processo (applicazioe) soo destiati i dati TCP si occupa di suddividare i messaggi scambiati i uità più piccole i segmeti (di dimesioe pari ai pacchetti IP) aggiugedo iformazioi opportue Header TCP L'header TCP cotiee (tra gli altri): Il umero di sequeza del segmeto per ricostruire la sequeza corretta dei segmeti quale applicazioe ha geerato l'iformazioe da iviare iformazioi di ridodaza per correggere errori di trasmissioe Il segmeto prodotto viee passato al livello IP che lo tratta come u pacchetto IP da iviare al destiatario Quado il destiatario lo riceve è i grado di ricostruire il messaggio completo grazie alle iformazioi coteute el Header TCP Affidabilità della comuicazioe L'affidabilità della coessioe viee garatita co u meccaismo di coferma della ricezioe (corretta) di ogi segmeto Il TCP del mittete stabilisce u tempo massimo etro cui deve arrivare il messaggio di coterma della ricezioe da parte del destiaatario se o ottiee il messaggio di ricezioe etro quel tempo, ritrasmette il segmeto Altri Protocolli sopra IP Iteret: gli idirizzi logici TCP o è l uico protocollo sopra IP: u altro protocolo è UDP (User Datagram Protocol) coectioless e iaffidabile usato per multimedia applicatios Per comuicare, al posto degli idirizzi IP gli uteti possoo impiegare idirizzi simbolici, più facili da memorizzare: Iteret è orgaizzata gerarchicamete ed è divisa i domii, uo per ogi azioe o orgaizzazioe I domii soo a loro volta suddivisi i sotto-domii, uo per ogi cetro, e così via i sotto-sottodomii L'idirizzo di u host o sottorete è dato dalla sequeza dei domii cui appartiee separati tra loro dal simbolo. 5

6 Il Domai Name System (DNS) host sottodomii domiio piaeta.di.uito.it La struttura riflette l orgaizzazioe gerarchica i domii e sottodomii. Iteret: gli idirizzi Ad esempio, l'idirizzo della sottorete del Dipartimeto di Iformatica dell'uiversità di Torio è: di.uito.it dove it è il ome logico che idica il domiio Italia, uito idica il sotto-domiio Uiversità di Torio e di il sotto-sottodomiio Dipartimeto di Iformatica I modo aalogo gli idirizzi del Dipartimeto di Matematica dell'uiversità di Torio e del CISI soo: dm.uito.it cisi.uito.it schema gerarchico di omi basato sul cocetto di domiio Domai Name Service - DNS Domii di primo livello (top level) root com edu gov it mil et org au... it... zw staford gu. uige uito 1 o livello 2 o livello com edu gov mil et org aziede uiversità americae istituzioi goverative istituzioi militari foritori d'accesso orgaizzazioi o-profit www. cs www. elios.disi.uige.it odi relativi a azioi odi geerici disi elios dima cartesio di lua 3 o livello au ch fr it jp uk Australia Svizzera Fracia Italia Giappoe Ighilterra Risoluzioe dei Nomi La risoluzioe, cioè la traduzioe dal simbolico al umerico, spetta al Domai Name System: u sistema di database distribuiti sulla rete (computer che gestiscoo il servizio soo chiamati server DNS). Quado u'applicazioe deve collegarsi ad ua risorsa di cui coosce il ome logico (ad es. albert.uige.it), ivia ua richiesta al suo server DNS locale Il server DNS locale, se coosce la risposta, la ivia direttamete al richiedete. Altrimeti iterroga il server ds di livello superiore. Questi può cooscere l idirizzo oppure ioltrare l iterrogazioe ad altri ame server. Si cotiua co le iterrogazioi fio a quado o si ottiee l idirizzo IP umerico della risorsa Quado l'applicazioe riceve la risposta crea ua coessioe TCP co la destiazioe, usado l'idirizzo IP appea ricevuto Tipologia di collegameto: diretto Il collegameto diretto è l allacciameto di u computer i ua sottorete. La sottorete è a sua volta collagata ad u a cui sia stato attribuito l IP di u sottodomiio (l IP degli host della sottorete soo assegati dal maager della rete locale). Il driver TCP/IP del sigolo computer deve essere istruito del suo idirizzo IP e dei server DNS a cui rivolgersi Gli idirizzi possoo essere impostati i modo statico (impostadolo all'itero del computer) i modo diamico, mediate u protocollo (DHCP) che li assega automaticamete quado vegoo coessi i rete 6

7 Tipologia di collegameto: commutato Collegameto diretto: schema E questo il caso del collegameto attraverso la liea telefoica ed u provider. Il protocollo usato, il Poit-to-Poit Protocol (PPP), prevede che il provider dispoga di u isieme di idirizzi IP Viee assegato diamicamete u idirizzo IP al cliet al mometo del collegameto; tale idirizzo IP verrà riutilizzato quado la sessioe di comuicazioe sia coclusa ed u altro cliet richieda il collegameto. Ciò fa sì che il cliet, pur o essedo permaetemete collegato alla rete, sia u odo della rete per tutta la durata del collegameto. Collegameto commutato: schema I provider Gli Iteret Service Provider (ISP) soo orgaizzazioi, pubbliche o private, che affittao all'uteza privata accessi ad Iteret su liea commutata (che richiede duque u modem) U provider dispoe di uo o più host collegati ad Iteret mediate liee dedicate, attive 24 ore su 24; tali host, a loro volta, soo i grado di forire temporaeamete accesso ai servizi di rete a decie o cetiaia di computer mediate modem e liee telefoiche. Applicatio layer Si colloca al di sopra del livello Trasport ed è il livello el quale viee svolto il lavoro utile per l utete I questo livello si trovao diversi protocolli, alcui relativi alle applicazioi che usiamo abitualmete i Iteret Applicazioi i rete ed architettura cliet-server Il cliet è u programma dotato di iterfaccia utete, che cosete di richiedere dati ed elaborazioi al server, ossia ad u host, mediate il suo idirizzo IP. Il server matiee i dati e si occupa della loro elaborazioe e trasmissioe su richiesta. Il dialogo cliet-server è regolato da protocolli del livello delle applicazioi, tra i quali i più importati soo: Simple Mail Trasfer Protocol (SMTP) per la posta; File Trasfer Protocol (FTP) per i file; Hyper-Text Trasfer Protocol (HTTP) per il Web Telet cosete ad u computer di divetare u termiale remoto di u altro 7